Li 트리거링

존슨 우주 센터, 휴스턴, 텍사스

NASA 존슨 우주 센터의 혁신가들은 이전 방법처럼 배터리 벽을 천공하지 않고도 리튬 이온 배터리 셀을 열폭주(TR)로 유발할 수 있는 고출력 적외선(IR) 레이저를 개발했습니다. 배터리 셀에 TR을 도입하면 엔지니어는 잠재적으로 화재가 발생하거나 폭발할 수 있는 과열 배터리의 안전 성능을 테스트하고 개선할 수 있습니다. 이 방법의 주요 장점은 레이저에 의해 전달된 열 에너지가 배터리 셀의 정확한 목표 지점에 국한되어 인접한 셀에 대한 열 편향을 최소화할 수 있다는 것입니다.

이 기술은 레이저 출력에서 ​​일련의 초점 광학 장치로 연결되는 광섬유 케이블에 결합된 120와트 IR 레이저를 기반으로 하며, 이 광섬유 케이블은 에너지를 테스트 스탠드에 장착된 배터리 셀로 전달합니다. 활성화되면 레이저의 열이 금속 하우징을 관통하여 셀 내부를 가열합니다.

특정 온도에서 전지의 처음 몇 층에 있는 분리막이 녹아 양극과 음극이 접촉하고 내부 단락이 시작됩니다. 그러면 내부 단락이 배터리 전체로 전파되어 결국 열폭주가 발생합니다.

열 폭주를 생성하는 데 사용되는 레이저의 파장이 낮을수록 더 많은 열 에너지가 셀에 흡수되어 더 빠른 결과를 얻을 수 있습니다. 광섬유 케이블은 일련의 광학 장치로 종단되어 레이저를 특정 대상에 집중시킬 수 있습니다. 또는 광섬유 케이블을 벗겨내고 대상 옆에 배치하여 격리된 위치를 가열할 수 있습니다. 이 방법은 리튬 이온 파우치 셀, 리튬 이온 원통형 셀, 리튬 이온 대형 셀 등 다양한 셀에도 사용할 수 있습니다.

이 레이저 방법은 테스트 대상 셀 설계의 내부 수정이 필요하지 않으며 단락을 유발하기 위한 패치 가열도 필요하지 않습니다. 레이저 방사선으로 리튬 이온 셀을 트리거하는 것은 사용자가 수행할 수 있는 외부 표면 처리만 필요로 하는 모든 상용 배터리 셀 설계에서 작동할 수 있습니다. 이 기술은 안전 한계(자동차, 항공기, 해상 선박, 우주선)를 결정하는 데 있어 높은 수준의 엄격함을 요구하는 인간이 탑승하는 차량 운송 응용 분야를 포함하여 여러 가지 잠재적인 응용 분야를 가지고 있습니다.

NASA는 이 기술을 상용화하기 위해 라이센스 사용자를 적극적으로 찾고 있습니다. NASA의 라이센스 컨시어지에 문의하십시오. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다. 또는 202-358-7432로 전화하여 라이선스 논의를 시작하세요. 자세한 내용을 보려면 여기를 방문하세요.

이 기사는 Tech Briefs Magazine 2022년 11월호에 처음 게재되었습니다.

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